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2013년 12월 10일 화요일

피부에 붙이는 진단용 센서



 최근에는 환자들도 직접 집에서 혈압이나 혈당, 체온 등을 체크할 수 있지만 매번 검사하기 불편한 경우가 많고 지속적으로 모니터링 하기란 귀찮은 일이기도 합니다. 따라서 자동으로 중요한 환자의 데이터를 측정해서 의료진에게 전달할 수 있는 시스템이 이전부터 개발되어 왔는데 대부분은 장착하기 불편한 경우가 대부분이었습니다.  

 일리노이 대학 (University of Illinois at Urbana-Champaign) 의 존 로거 (John Roger) 교수 연구팀은"epidermal electronics" 라는 명칭의 아주 얇고 피부에 부착할 수 있은 형태의 센서를 개발하고 있습니다. 이들이 만든 센서는 열을감지하는 것으로 환자에게 불편을 주지 않으면서도 실시간으로 환자의 피부 체온을 모니터링 할 수 있습니다.   


 피부의 체온을 부위별로 실시간으로 모니터링하는 방법으로는 적외선 열감지 카메라가 정확성하면서도 환자에게 고통을 주지 않는 방법입니다. 하지만 너무 비쌀 뿐 아니라 환자가 항상 카메라 앞에 있어야 해서 특수한 경우를 제외한다면 사실상 임상적으로 사용하기 힘들었습니다. National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) 의 지원을 받은 일리노이 대학의 연구팀은 이를 해결할 방법으로 전자 피부를 개발 했습니다.






(이번에 개발된 전자 피부 Components of a 1 x 2 centimeter array include transistors, an antenna, power coils, and temperature sensors. Credit: John Rogers, University of Illinois at Urbana-Champaign  )  






(실제 부착된 모습   The array laminates without adhesives onto the surface of the skin by soft contact much like a temporary transfer tattoo. Contact is maintained despite normal stretching or pinching of the skin. Credit: John Rogers, University of Illinois at Urbana-Champaign)


 극도로 얇은 센서위에는 안테나, 트랜지스터, 온도 센서, 전류를 저장하는 코일이 있으며 크기는 1 X 2 cm 입니다. 일종의 붙이는 문신 처럼 생긴 센서는 손쉽게 부착과 제거가 가능합니다. 이를 스마트폰이나 다른 스마트 기기와 연동하면 자동으로 정보를 수집해 의료진이 알 수 있도록 할 수 있고 스스로 건강 관리도 가능할 수 있습니다.  


 하지만 실제로 체온만을 체크해서는 활용도가 높지는 않을 것으로 보이네요. 현실적으로 이런 센서가 측정해 주었으면 하는 것 중 가장 기대가 되는 건 바로 혈당입니다. 만약 혈당을 실시간으로 측정이 가능하다면 매우 큰 활용도가 있는 게 당뇨환자에서 혈당 모니터링 만큼 번거롭고 평생 귀찮게 하는 일이 없기 때문입니다. 당뇨 관리를 위해서는 혈당 체크는 매우 중요합니다. 이들 자동으로 해주는 센서가 있다면 단지 혈당을 자주 체크해야 하는 불편함을 덜어주는 것 이상의 의미가 있습니다.




 아무리 혈당 체크를 자주 하더라도 갑작스런 저혈당이나 급격한 혈당 상승 등의 가능성은 항상 있게 마련입니다. 저혈당으로 혼수 상태에 빠지기 전에 이를 센서가 빨리 감지해서 환자에게 알려준다면 이런 센서는 생명을 살리는 역할을 할 수도 있습니다.  


 연구팀은 이 새로운 센서의 개발로 인해 체온 외에 혈당, 산소 포화도 등 다른 데이터를 수집할 수 있는 형태의 epidermal sensor 를 개발하는데 돌파구가 열릴 것으로 기대하고 있습니다. 여기에는 이제까지는 존재하지 않았던 약물 농도 등을 감지하는 센서가 포함될 수도 있습니다. 면역 억제제를 비롯해서 농도를 항상 일정하게 유지해야 하는 약물의 경우 자주 혈액 검사를 해야만 하는 불편함이 있는데 이를 획기적으로 간편하게 측정할 수 있기 때문입니다.  


 다만 이런 센서의 경우 체온 측정과는 비교할 수 없을 만큼 복잡하기 때문에 미래에 합리적인 가격과 신뢰성을 가진 피부 센서가 개발될 수 있을 지는 역시 기다려 봐야 알 수 있을 것으로 보입니다. 연구팀은 이미 다른 분야에서 이를 응용하고 싶어하는 기업과 연구소의 요청을 받고 있다면서 진단용 피부 센서 시장의 미래를 긍정적으로 바라보고 있습니다. 만약 이런 피부 센서가 체온 이외에 혈당이나 약물농도를 측정할 수 있다면 그 응용범위는 무궁무진할 것 같습니다.   



 참고      


Journal Reference:
  1. R. Chad Webb, Andrew P. Bonifas, Alex Behnaz, Yihui Zhang, Ki Jun Yu, Huanyu Cheng, Mingxing Shi, Zuguang Bian, Zhuangjian Liu, Yun-Soung Kim, Woon-Hong Yeo, Jae Suk Park, Jizhou Song, Yuhang Li, Yonggang Huang, Alexander M. Gorbach, John A. Rogers. Ultrathin conformal devices for precise and continuous thermal characterization of human skinNature Materials, 2013; 12 (11): 1078 DOI: 10.1038/nmat3779





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